Erzeugung remanent stabiler Domänenmuster in austauschverschobenen Dünnschichtsystemen mittels Heliumionenmikroskopie

Simple item page
dc.contributor.corporatenameKassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften
dc.contributor.refereeEhresmann, Arno (Prof. Dr.)
dc.contributor.refereeGiesen, Thomas (Prof. Dr.)
dc.date.accessioned2018-04-11T07:00:57Z
dc.date.available2018-04-11T07:00:57Z
dc.date.examination2018-01-16
dc.date.issued2018-04-11
dc.identifier.uriurn:nbn:de:hebis:34-2018041155298
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/123456789/2018041155298
dc.language.isoger
dc.rightsUrheberrechtlich geschützt
dc.rights.urihttps://rightsstatements.org/page/InC/1.0/
dc.subjectMagnetismusger
dc.subjectexchange-biasger
dc.subjectHeliumionenmikroskopieger
dc.subjectdünne Schichtenger
dc.subjectDomänenger
dc.subjectKerrmikroskopieger
dc.subjectIonenbeschussger
dc.subjectStreufeldlandschaftenger
dc.subject.ddc500
dc.subject.ddc530
dc.subject.pacs75.30.Etger
dc.subject.pacs75.30.Gwger
dc.subject.pacs75.50.Bbger
dc.subject.pacs75.30.Crger
dc.subject.pacs75.60.-dger
dc.subject.pacs75.60.Chger
dc.subject.pacs75.60.Ejger
dc.subject.pacs75.60.Jkger
dc.subject.pacs75.60.Ntger
dc.subject.pacs75.70.-iger
dc.subject.pacs75.70.Akger
dc.subject.pacs75.70.Kwger
dc.subject.pacs75.75.-cger
dc.subject.pacs75.75.Cdger
dc.subject.pacs75.78.Cdger
dc.subject.pacs75.78.Fgger
dc.subject.pacs78.20.Lsger
dc.subject.pacs81.15.-zger
dc.subject.pacs81.15.Aager
dc.subject.pacs81.15.Cdger
dc.subject.pacs81.16.Ndger
dc.subject.pacs81.16.-cger
dc.subject.pacs07.78.+sger
dc.subject.pacs07.55.-wger
dc.subject.pacs07.79.Pkger
dc.subject.pacs07.78.+sger
dc.subject.pacs07.85.Ttger
dc.subject.pacs68.35.B-ger
dc.subject.pacs68.35.Ctger
dc.subject.pacs68.37.Rtger
dc.subject.pacs68.55.jmger
dc.subject.pacs41.75.Akger
dc.subject.pacs85.40.Hpger
dc.subject.swdMagnetismusger
dc.subject.swdHeliumionger
dc.subject.swdIonenmikroskopger
dc.subject.swdDünne Schichtger
dc.titleErzeugung remanent stabiler Domänenmuster in austauschverschobenen Dünnschichtsystemen mittels Heliumionenmikroskopieger
dc.typeDissertation
dcterms.abstractKünstliche magnetische Domänenmuster in austauschverschobenen Dünnschichtsystemen (EB-Systeme) haben in den letzten Jahren immer größere Bedeutung als Quelle magnetischer Streufeldlandschaften erlangt. Solche Strukturen dienen als Grundlage für den Transport superparamagnetischer Partikel zur Anwendung in mikrofluidischen und biomedizinischen Analysesystemen. EB-Schichtsysteme besitzen aufgrund der Kopplung zwischen einer antiferromagnetischen und einer ferromagnetischen Schicht besondere magnetische Eigenschaften. Heliumionenbeschuss hat sich als besonders wirksame Methode herausgestellt, diese Eigenschaften gezielt zu modifizieren und auf diese Weise unter anderem magnetische Domänenmuster zu erzeugen. In dieser Arbeit wurde erstmals die Möglichkeit geprüft, ein Heliumionenmikroskop (HIM) zur lokalen, schreibenden Strukturierung austauschverschobener Schichtsysteme zu verwenden. Dazu wurde zunächst der Einfluss verschiedener Eigenschaften eines prototypischen polykristallinen EB-Systems auf dessen magnetisches Verhalten untersucht. Insbesondere die Korngrößenverteilung der polykristallinen Schichten in Abhängigkeit der Herstellungsparameter, der Einfluss des während der Herstellung anliegenden Magnetfeldes auf die unidirektionale Anisotropie der Schichtsysteme und das Ummagnetisierungsverhalten in Abhängigkeit der eingebrachten Ionendosis lagen im Fokus der Untersuchungen. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse wurden die minimale Größe der bei Raumtemperatur stabilen magnetischen Domänen für ein- und zweidimensional begrenzte Domänenstrukturen und der Einfluss des Winkels zwischen Domänenwand und unidirektionaler Anisotropie auf die Eigenschaften der Domänenwände untersucht. Dazu wurden Domänen unterschiedlicher Geometrie und Größe mit Hilfe des HIM erzeugt und mit komplementären Messmethoden, namentlich Kerrmikroskopie, Magnetkraftmikroskopie, resonante Röntgenphotoemissionselektronenmikroskopie und Kerrmagnetometrie, analysiert. Dabei wurde ein deutlicher Einfluss der Domänengeometrie und –größe auf die Eigenschaften der Domänenwände beobachtet, welcher sich wiederum auf die minimale Größe der stabilen Domänen auswirkt. Aufbauend auf den genannten Unter-suchungen konnten erstmals erfolgreich periodische magnetische Domänenmuster mit einem einheitlichen übergeordneten Drehsinn durch Mehrfachstrukturierung der Sichtsysteme mittels HIM erzeugt werden. Die Eigenschaften dieser Strukturen wurden ebenfalls durch die genannten Messmethoden mit Fokus auf die Magnetisierungsverteilung und Domänenwandladung untersucht und mit den Ergebnissen der Vorexperimente korreliert.ger
dcterms.abstractArtificial magnetic domain patterns in exchange bias (EB) thin film systems gathered growing importance for their application as a source of magnetic stray field landscapes through the last years. Such domain structures serve as substrate for the transport of superparamagnetic beads for bio medical and microfluidic sensor applications. EB-layer systems consist of a ferromagnetic and an antiferromagnetic layer coupled to each other causing special magnetic properties. Helium ion bombardment turned out to be a sufficient tool to tailor these properties, e.g. for the fabrication of artificial magnetic domain patterns. In this work, the application of a helium ion microscope (HIM) for a local direct writing modification of EB-systems was tested for the first time. For this purpose the properties of a prototypical polycrystalline EB-system were analyzed and specifically modified to quantify their influence on the magnetic behavior of the EB-system. Especially the grain size distribution, the impact of an applied magnetic field during sample fabrication on the unidirectional anisotropy and the ion dose dependency of the remagnetization behavior were analyzed. Based on these experiments, the minimal domain size of one- and two-dimensionally confined domain patterns at room temperature was detected with respect to the domain geometry and size. Additionally, the influence of the angle between domain wall and domain magnetization was taken into account. In order to do this, domain patterns with different geometry and size have been produced by magnetic patterning with HIM and, subsequently, analyzed by complementary measurement methods, namely magnetic force microscopy, Kerr microscopy, resonant X-ray photo emission electron microscopy and Kerr magnetometry. It is shown that the domain size as well as the domain geometry influences the domain walls’ properties leading to altered minimal domain sizes. Based on these experiments, HIM was used for the first time to fabricate periodic magnetic domain patterns with a global sense of rotation in a multiple stepwise patterning process. The magnetic properties of these domain patterns were investigated by the aforementioned measurement methods with the main focus on magnetization distribution and domain wall charge. The findings have been correlated to the results of the preparatory experiments.eng
dcterms.accessRightsopen access
dcterms.creatorGaul, Alexander

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
DissertationAlexanderGaul.pdf
Size:
16.34 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download

License bundle

Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
2.23 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description:
Download

Collections

Dissertationen